垂直农业技术是目前设施农业的高级发展阶段，是世界农业前沿科技探索的重要领域。近日，在四川成都，由中国农业科学院都市农业研究所自主研发的首座无人化垂直植物工厂投入使用。
无人化垂直植物工厂是一种在多层建筑内进行食物周年连续生产的高效农业系统，这套系统可以在城市进行食物生产，也可在戈壁沙漠、荒地使用，在解决未来都市等地食物就近稳定供应、拓展耕地空间等方面优势明显。
中国农业科学院研究团队率先创立植物光配方与光效提升理论方法，攻克了植物工厂“光效低、能耗高”的世界性难题，目前所构建的20层垂直无人植物工厂为世界首例。
中国农业科学院都市农业研究所副所长甘炳成：目前整个自动化的生产体系，应该是全世界领先的水平，设施单体生产的层数也是世界上最高的。
据了解，这座栽培层数高达20层的垂直植物工厂，通过采用自主培育的作物新品种、垂直立体栽培系统、营养液自动供给系统、人工模拟节能光源以及基于AI的智慧管控系统，实现了在垂直空间内的食物周年稳定生产。不受气候和地域影响，在环境可控条件下能够实现35天就收获一茬生菜。除了生菜以外，其它的叶类菜、果菜、食用菌都可以在垂直植物工厂里规模化生产。
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中国农业科学院都市农业研究所助理研究员 李宗耕：这样一年能够生产10茬以上的蔬菜，年产量大概在50吨以上，相当于60亩大田的产量，大大提升了土地的利用效率，也节约了耕地资源。
据央视新闻12月2日报道，在刚刚投用的无人化垂直植物工厂里，通过育种加速器，在成都市区内就能实现作物快速生长发育。创新团队通过多年攻关，在国际上率先解析了 " 光 - 温 - 营养 " 耦合调控作物快速繁育关键技术。这套技术不受土地、空间和气候条件的约束，根据植物生长特性来配置它所需要的光谱；采取水培或雾培手段，使植物吸收营养；通过光与营养精准调控，诱导早期开花和促进作物快速生长，大幅缩短作物生育周期。这为无人垂直植物工厂加速作物育种提供了理论验证与技术储备。
记者在现场看到，育种加速器里小麦、玉米、大豆、玉米、油菜、棉花、苜蓿等多种旱地作物正在进行育种。科研团队试验发现，这些作物通过育种加速器生育期均缩短50%以上。
目前，科研团队已经汇总了72类作物、1300多种光配方的数据库，对作物基础研究、生理研究等发挥着重要作用。试验结果显示，垂直植物工厂里生产的作物，营养成分与大田作物基本没有差别。
据央视新闻报道，今年初，位于福建省永春县的一个植物工厂里培育的蔬菜开始稳定生产，当地采用现代化智能化设施，让蔬菜种植走进车间，不受自然环境影响，实现高效化蔬菜生产。
这个植物工厂据作物生长规律，结合环境温湿度及二氧化碳特性，利用 LED 植物诱导光源替代日光照明，结合智能自动化、生物、电子信息等集成技术，控制作物生长环境，并采用多种复合物理农业技术防虫，做到无土壤无农药生产绿色健康的有机蔬菜。
该植物工厂共有5个生产车间，1个育苗车间，目前一个生产车间和育苗车间已经投产运营，开始培育冰菜、生菜、上海青、甘蓝等叶菜，每月可采收两次叶菜，产品主要销往厦门、福州、泉州等城市。冬春季节蔬菜产业是福建的特色产业和优势产业。据了解，早在2020年，福建各类设施蔬菜产量就达630万吨。根据福建 " 十四五 " 农业发展规划，到2025年，全省蔬菜播种面积将达到930万亩，蔬菜产量达到1550万吨，设施蔬菜种植面积达到150万亩。
据了解，中国已经成为全球植物工厂发展最快的国家之一。国家智慧植物工厂联盟主席、中国农业科学院智能植物工厂首席科学家杨其长曾向媒体透露：截至2020年底中国各类规模的植物工厂超过220座。
但不可忽视的是，人工光植物工厂还很小众，普及率并不高。原因在于，推广植物工厂，难的不是技术，而是如何降低建设成本和运营成本。
植物工厂需要在封闭环境下进行作物生产，因此需要构建包括外维护结构、空调系统、人工光源装置、多层栽培架、营养液循环与控制系统以及计算机调节与控制系统在内的相关工程与配套装备。
目前，植物工厂的相关研究正从减少能耗、降低成本入手，让其更能为市场所接受，这也是植物工厂发展过程中的关键一步。而解决高能耗问题，有以下几个方向：一是，提高光电转换效率；二是，利用低谷电；三是积极探索清洁能源的利用。
